Ёмкостная связь
Ёмкостная связь — это перенос энергии внутри электрической сети или между удалёнными сетями посредством тока смещения между узлами цепи, индуцированного электрическим полем. Эта связь может иметь преднамеренный или случайный характер.
В простейшем случае ёмкостная связь реализуется путём размещения конденсатора между двумя узлами[1]. При анализе множества точек в схеме ёмкость в каждой точке и между точками может быть представлена в матричной форме.
Использование в аналоговых цепях
В аналоговых цепях разделительный конденсатор используется для связи двух цепей, так что только переменная составляющая сигнала проходит в следующую цепь, в то время как постоянная составляющая блокируется. Эта техника позволяет изолировать две связанные цепи с разным постоянным напряжением. Ёмкостная связь также известна как связь по переменной составляющей, а конденсатор, используемый для этой цели, называют также блокирующим постоянный ток конденсатором.
Возможность разделительного конденсатора отделять постоянную составляющую тока от источника переменного тока, в частности, важна в цепях усилителей класса A для предотвращения подачи нулевого напряжения на транзистор, в котором напряжение на базе смещено с помощью сопротивлений, что обеспечивает непрерывное усиление.
Ёмкостная связь снижает коэффициент усиления на низких частотах. Каждый связующий конденсатор вместе с входным электрическим импедансом следующего каскада образует фильтр верхних частот, а последовательность таких фильтров приводит к составному фильтру с частотой среза, которая может быть выше, чем у каждого отдельного фильтра.
Связующие конденсаторы могут также вызвать нелинейные искажения на низких частотах. На высоких частотах это не проблема, поскольку напряжение на конденсаторе остаётся близким к нулю. Однако, если сигнал, проходящий через разделительную ёмкость, имеет частоту, низкую по сравнению с частотой среза RC-цепи, напряжение на конденсаторе может достигнуть значения, которое для некоторых видов конденсаторов может привести к изменению ёмкости и, как следствие, к искажениям. Это можно избежать выбором типа конденсатора, который имеет малый коэффициент напряжения, и использовать большие значения ёмкости, чтобы частота среза оказалась значительно ниже частот сигнала[2][3].
Использование в цифровых цепях
Переменное связывание широко применяется в цифровых схемах для передачи цифровых сигналов без постоянной составляющей, которые известны как сигналы с балансом постоянного тока. Такая форма волны полезна в системах коммуникации, поскольку их можно использовать для предотвращения проблем с дисбалансом напряжения и накоплением заряда между соединёнными системами или компонентами.
По этой причине современные линейные коды разрабатываются для формирования сигналов с балансом постоянного тока. Наиболее распространёнными классами линейных кодов с балансом постоянного тока являются коды с постоянным весом и попарно сбалансированные коды.
Гиммик-конденсаторы
Гиммик-конденсатор — это простейший тип конденсаторов, состоящих из пары изолированных близко расположенных проводов. Такой конденсатор обеспечивает ёмкостную связь в несколько пикофарад. Обычно провода скручиваются[4][5].
Паразитная ёмкостная связь
Ёмкостная связь часто возникает непреднамеренно, например, из-за ёмкости между двумя соседними проводами или двумя дорожками на печатной плате. Один сигнал может ёмкостно связаться с другим и вызвать появление шума. Для уменьшения связи провода и дорожки размещают как можно дальше друг от друга или дорожки заземления размещают между сигнальными, чтобы ёмкостная связь образовывалась с дорожками заземления, а не между сигнальными дорожками. В прототипах высокочастотных (десятки мегагерц) или аналоговых схем с высоким коэффициентом усиления часто используют схемы, построенные поверх заземлённой плоскости, для контроля нежелательных связей. Если выходной сигнал усилителя с высоким коэффициентом усиления ёмкостно связывается с его входом, он может стать электронным генератором. .
См. также
- перенос энергии
- Прямое соединение
- Перекрёстные помехи
Примечания
- ↑ Joffe, 2010, с. 277.
- ↑ Capacitor Characteristics. sound.whsites.net. Дата обращения: 6 июня 2015. Архивировано из оригинала 16 июля 2019 года.
- ↑ Caldwell, John. Signal distortion from high-K ceramic capacitors. Дата обращения: 6 июня 2015.
- ↑ Grob, Kiver, 1960, с. 300–01.
- ↑ Mims, 2000, с. 95–96.
Литература
- Elya Joffe. Grounds for Grounding:A Circuit to System Handbook. — Wiley-IEEE, 2010. — ISBN 978-0-471-66008-8.
- Bernard Grob, Milton Sol Kiver. Applications of Electronics. — McGraw–Hill, 1960.
- Forrest M. Mims. The Forrest Mims Circuit Scrapbook. — Newnes, 2000. — ISBN 1-878707-48-5.